刀具材料及合理選用

1、編輯ppt2.1 刀具材料應(yīng)具備的性能及刀具材料的種類(lèi)刀具材料應(yīng)具備的性能及刀具材料的種類(lèi) 2.1.1 刀具材料應(yīng)具備的性能刀具材料應(yīng)具備的性能 1高硬度高硬度2良好的耐磨性良好的耐磨性3足夠的強(qiáng)度和韌性足夠的強(qiáng)度和韌性4高耐熱性高耐熱性5良好的導(dǎo)熱性良好的導(dǎo)熱性6良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性 第二章第二章 刀具材料及其合理選用刀具材料及其合理選用 第二章第二章 刀具材料及其合理選用刀具材料及其合理選用編輯ppt2.1.2 刀具材料的種類(lèi)刀具材料的種類(lèi) 刀具材料從碳素工具鋼到今天的硬質(zhì)合金和超硬材料刀具材料從碳素工具鋼到今天的硬質(zhì)合金和超硬材料的出現(xiàn)，都是隨著機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速提高、功率

2、增大，主軸精的出現(xiàn)，都是隨著機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速提高、功率增大，主軸精度的提高，機(jī)床剛性的增加而逐步發(fā)展的。同時(shí)由于新的度的提高，機(jī)床剛性的增加而逐步發(fā)展的。同時(shí)由于新的工程材料不斷出現(xiàn)，也對(duì)切削刀具材料的發(fā)展起到了促進(jìn)工程材料不斷出現(xiàn)，也對(duì)切削刀具材料的發(fā)展起到了促進(jìn)作用。作用。 目前金屬切削加工中應(yīng)用的刀具材料，碳素工具鋼已目前金屬切削加工中應(yīng)用的刀具材料，碳素工具鋼已基本被淘汰，合金工具鋼也很少使用，所使用的刀具材料基本被淘汰，合金工具鋼也很少使用，所使用的刀具材料主要分為高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼和聚晶金主要分為高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼和聚晶金剛石剛石5類(lèi)。其主要物理力學(xué)性能

3、如表類(lèi)。其主要物理力學(xué)性能如表2.1所示。所示。 第二章第二章 刀具材料及其合理選用刀具材料及其合理選用編輯ppt2.2 常用刀具材料常用刀具材料 2.2.1 高速鋼刀具材料高速鋼刀具材料 高速鋼是高速工具鋼的簡(jiǎn)稱(chēng)，是在鋼中加入較多的高速鋼是高速工具鋼的簡(jiǎn)稱(chēng)，是在鋼中加入較多的鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金工具鋼。表鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金工具鋼。表2.2列出列出了幾種常用高速鋼的力學(xué)性能。了幾種常用高速鋼的力學(xué)性能。 高速鋼特點(diǎn)：高速鋼特點(diǎn)：工藝性好，具有較高的硬度和耐磨性、工藝性好，具有較高的硬度和耐磨性、良好的耐熱性、高的強(qiáng)度和韌性，切削速度高。與硬質(zhì)合良好的耐熱性、高的強(qiáng)度和

4、韌性，切削速度高。與硬質(zhì)合金及陶瓷相比，一是具有較好的強(qiáng)度韌性；二是具有較好金及陶瓷相比，一是具有較好的強(qiáng)度韌性；二是具有較好的制造工藝性。主要用來(lái)制造鉆頭、絲錐、板牙、拉刀、的制造工藝性。主要用來(lái)制造鉆頭、絲錐、板牙、拉刀、齒輪刀具和成形刀具等形狀復(fù)雜的刀具?？杉庸ぬ间?、合齒輪刀具和成形刀具等形狀復(fù)雜的刀具?？杉庸ぬ间?、合金鋼、有色金屬、鑄鐵等多種材料。金鋼、有色金屬、鑄鐵等多種材料。 第二章第二章 刀具材料及其合理選用刀具材料及其合理選用編輯ppt（1）普通高速鋼常用的種類(lèi)如下。）普通高速鋼常用的種類(lèi)如下。 鎢系高速鋼。典型牌號(hào)是鎢系高速鋼。典型牌號(hào)是W18Cr4V，簡(jiǎn)稱(chēng)，簡(jiǎn)稱(chēng)W18。具有

5、。具有較好的綜合性能。適合制作螺紋車(chē)刀、成形車(chē)刀、拉刀和較好的綜合性能。適合制作螺紋車(chē)刀、成形車(chē)刀、拉刀和齒輪刀具等形狀復(fù)雜的刀具。但強(qiáng)度和韌性低，不適合制齒輪刀具等形狀復(fù)雜的刀具。但強(qiáng)度和韌性低，不適合制作大截面的刀具；熱塑性較差，不適合制造熱成形刀具。作大截面的刀具；熱塑性較差，不適合制造熱成形刀具。 鉬系高速鋼。典型牌號(hào)是鉬系高速鋼。典型牌號(hào)是W6Mo5Cr4V2，簡(jiǎn)稱(chēng)，簡(jiǎn)稱(chēng)M2，具，具有較好的力學(xué)性能，適合制作承受較大沖擊力的刀具、結(jié)有較好的力學(xué)性能，適合制作承受較大沖擊力的刀具、結(jié)構(gòu)比較薄弱的刀具和截面較大的刀具、各種熱軋刀具和抵構(gòu)比較薄弱的刀具和截面較大的刀具、各種熱軋刀具和抵抗沖

6、擊的刀具。但熱處理易脫碳、易氧化和淬火溫度窄等抗沖擊的刀具。但熱處理易脫碳、易氧化和淬火溫度窄等 W9Mo3Cr4V是另一鉬系類(lèi)牌號(hào)的普通高速鋼，簡(jiǎn)稱(chēng)是另一鉬系類(lèi)牌號(hào)的普通高速鋼，簡(jiǎn)稱(chēng)W9，具有較好的抗彎強(qiáng)度、沖擊韌度、熱塑性、熱穩(wěn)定，具有較好的抗彎強(qiáng)度、沖擊韌度、熱塑性、熱穩(wěn)定第二章第二章 刀具材料及其合理選用刀具材料及其合理選用編輯ppt性和磨削加工性比，表面粗糙度值也小，可用于制造鋸性和磨削加工性比，表面粗糙度值也小，可用于制造鋸條、鉆頭、拉刀、銑刀和齒輪刀具等各種刀具；加工鋼料條、鉆頭、拉刀、銑刀和齒輪刀具等各種刀具；加工鋼料時(shí)，刀具壽命比時(shí)，刀具壽命比W18和和M2都有一定的提高。都

7、有一定的提高。（2）高性能高速鋼。主要用于加工高溫合金、鈦合金、）高性能高速鋼。主要用于加工高溫合金、鈦合金、不銹鋼、高強(qiáng)度鋼等難加工的材料。常見(jiàn)的有以下幾種。不銹鋼、高強(qiáng)度鋼等難加工的材料。常見(jiàn)的有以下幾種。 高碳高速鋼。典型牌號(hào)是高碳高速鋼。典型牌號(hào)是9W18Cr4V，簡(jiǎn)稱(chēng)，簡(jiǎn)稱(chēng)9W18，適，適合制作耐磨性要求高的鉸刀、锪鉆和絲錐等刀具，也可用合制作耐磨性要求高的鉸刀、锪鉆和絲錐等刀具，也可用于切削奧氏體不銹鋼。但不能承受大的沖擊。于切削奧氏體不銹鋼。但不能承受大的沖擊。 鋁高速鋼。典型牌號(hào)是鋁高速鋼。典型牌號(hào)是W6Mo5Cr4V2Al（簡(jiǎn)稱(chēng)（簡(jiǎn)稱(chēng)501）和和W10Mo4Cr4V3Al（簡(jiǎn)

8、稱(chēng)（簡(jiǎn)稱(chēng)5F6），其切削性能與），其切削性能與M42相相當(dāng)，刀具壽命比當(dāng)，刀具壽命比W18高，而價(jià)格卻相差不多。因含釩量高，而價(jià)格卻相差不多。因含釩量第二章第二章 刀具材料及其合理選用刀具材料及其合理選用編輯ppt多，其磨削加工性較差，且過(guò)熱敏感性強(qiáng)，氧化脫碳傾向多，其磨削加工性較差，且過(guò)熱敏感性強(qiáng)，氧化脫碳傾向較大，使用時(shí)要嚴(yán)格掌握熱處理工藝。較大，使用時(shí)要嚴(yán)格掌握熱處理工藝。 鈷高速鋼。典型牌號(hào)是鈷高速鋼。典型牌號(hào)是W2Mo9Cr4VCo8，簡(jiǎn)稱(chēng)，簡(jiǎn)稱(chēng)M42，其適合制作加工高溫合金、鈦合金及其他難加工材料的高其適合制作加工高溫合金、鈦合金及其他難加工材料的高速鋼刀具。速鋼刀具。 高釩高速鋼

9、。典型牌號(hào)是高釩高速鋼。典型牌號(hào)是W6Mo5Cr4V3，簡(jiǎn)稱(chēng)，簡(jiǎn)稱(chēng)M3，適，適合制作加工硬橡膠、塑料等對(duì)刀具磨損嚴(yán)重的刀具材料，合制作加工硬橡膠、塑料等對(duì)刀具磨損嚴(yán)重的刀具材料，以及低速薄切屑精加工刀具，如拉刀、鉸刀和絲錐等。高以及低速薄切屑精加工刀具，如拉刀、鉸刀和絲錐等。高釩高速鋼具有較長(zhǎng)的壽命，其主要缺點(diǎn)是磨削加工性差。釩高速鋼具有較長(zhǎng)的壽命，其主要缺點(diǎn)是磨削加工性差。（3）粉末冶金高速鋼。是將熔融的高速鋼鋼水置于保護(hù)）粉末冶金高速鋼。是將熔融的高速鋼鋼水置于保護(hù)氣罐中，用高壓氬氣或純氮?dú)馐蛊潇F化成細(xì)小粉末，然后氣罐中，用高壓氬氣或純氮?dú)馐蛊潇F化成細(xì)小粉末，然后第二章第二章 刀具材料及其

10、合理選用刀具材料及其合理選用編輯ppt將粉末在高溫和高壓下壓制成細(xì)密的鋼坯，最后將鋼坯將粉末在高溫和高壓下壓制成細(xì)密的鋼坯，最后將鋼坯鍛軋成刀具形狀。它具有強(qiáng)度和韌性較高、磨加工性鍛軋成刀具形狀。它具有強(qiáng)度和韌性較高、磨加工性好、耐磨性好、淬火變形小等優(yōu)點(diǎn)。適合制作切削難加好、耐磨性好、淬火變形小等優(yōu)點(diǎn)。適合制作切削難加工材料的刀具、各種精密刀具和形狀復(fù)雜的刀具。工材料的刀具、各種精密刀具和形狀復(fù)雜的刀具。2.2.2 硬質(zhì)合金刀具材料硬質(zhì)合金刀具材料1硬質(zhì)合金的組成和特點(diǎn)硬質(zhì)合金的組成和特點(diǎn) 硬質(zhì)合金是用粉末冶金的方法制成的，它是由高硬硬質(zhì)合金是用粉末冶金的方法制成的，它是由高硬度、高熔點(diǎn)的金

11、屬碳化物的微粉和金屬黏結(jié)劑，在高壓度、高熔點(diǎn)的金屬碳化物的微粉和金屬黏結(jié)劑，在高壓下壓制成形，并在下壓制成形，并在1 500的高溫下燒結(jié)而成。能加工包的高溫下燒結(jié)而成。能加工包括淬硬鋼在內(nèi)的多種材料。多用于制造刀片。括淬硬鋼在內(nèi)的多種材料。多用于制造刀片。第二章第二章 刀具材料及其合理選用刀具材料及其合理選用編輯ppt2硬質(zhì)合金的種類(lèi)、牌號(hào)、性能及選用硬質(zhì)合金的種類(lèi)、牌號(hào)、性能及選用 K類(lèi)相當(dāng)于鎢鈷類(lèi)硬質(zhì)合金，代號(hào)為類(lèi)相當(dāng)于鎢鈷類(lèi)硬質(zhì)合金，代號(hào)為YG，適用于加，適用于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬和非金屬材料，外包裝工短切屑的黑色金屬、有色金屬和非金屬材料，外包裝用紅色標(biāo)志。用紅色標(biāo)志。 P類(lèi)

12、相當(dāng)于鎢鈦鈷類(lèi)硬質(zhì)合金，代號(hào)為類(lèi)相當(dāng)于鎢鈦鈷類(lèi)硬質(zhì)合金，代號(hào)為YT，適用于加，適用于加工長(zhǎng)切屑的黑色金屬，外包裝用藍(lán)色標(biāo)志。工長(zhǎng)切屑的黑色金屬，外包裝用藍(lán)色標(biāo)志。 M類(lèi)相當(dāng)于鎢鈦鉭鈷類(lèi)硬質(zhì)合金，代號(hào)為類(lèi)相當(dāng)于鎢鈦鉭鈷類(lèi)硬質(zhì)合金，代號(hào)為YW，適用，適用于加工長(zhǎng)、短切屑的黑色金屬和有色金屬，外包裝用黃于加工長(zhǎng)、短切屑的黑色金屬和有色金屬，外包裝用黃色標(biāo)志。常用硬質(zhì)合金刀具材料的牌號(hào)及用途見(jiàn)下表。色標(biāo)志。常用硬質(zhì)合金刀具材料的牌號(hào)及用途見(jiàn)下表。（1）鎢鈷類(lèi)硬質(zhì)合金（）鎢鈷類(lèi)硬質(zhì)合金（YG）。常用牌號(hào)有）。常用牌號(hào)有YG3X、 YG6YG6X、YG8等。牌號(hào)中的數(shù)字表示含鈷量的百分比，含等。牌號(hào)中的數(shù)

13、字表示含鈷量的百分比，含鈷量越多，其韌性就越大，抗彎強(qiáng)度就越高，但其硬度和鈷量越多，其韌性就越大，抗彎強(qiáng)度就越高，但其硬度和第二章第二章 刀具材料及其合理選用刀具材料及其合理選用編輯ppt耐磨性則降低。適用于切削鑄鐵、有色金屬及其合金，以耐磨性則降低。適用于切削鑄鐵、有色金屬及其合金，以及非金屬材料和含及非金屬材料和含Ti元素的不銹鋼等工件材料，其中元素的不銹鋼等工件材料，其中YG3適用于精加工，適用于精加工，YG8適用于粗加工，適用于粗加工，YG6適用于半精加工適用于半精加工（2）鎢鈦鈷類(lèi)硬質(zhì)合金（）鎢鈦鈷類(lèi)硬質(zhì)合金（YT）。常用牌號(hào)有）。常用牌號(hào)有YT5、YT15YT14、YT30。牌號(hào)中

14、的數(shù)字表示含碳化鈦量的百分比，。牌號(hào)中的數(shù)字表示含碳化鈦量的百分比，含碳化鈦量越多，其韌性和抗彎強(qiáng)度下降，但其硬度增大含碳化鈦量越多，其韌性和抗彎強(qiáng)度下降，但其硬度增大適宜于加工塑性材料，其中適宜于加工塑性材料，其中YT30適用于精加工鋼材，適用于精加工鋼材，YT5適用于粗加工塑性較大的材料，適用于粗加工塑性較大的材料，YT15適用于半精加工鋼材適用于半精加工鋼材（3）鎢鈦鉭鈷類(lèi)硬質(zhì)合金（）鎢鈦鉭鈷類(lèi)硬質(zhì)合金（YW）。是一種既能加工鋼，）。是一種既能加工鋼，又能加工鑄鐵和有色金屬及其合金，通用性較好的刀具材又能加工鑄鐵和有色金屬及其合金，通用性較好的刀具材料。常用的牌號(hào)有料。常用的牌號(hào)有YW1

15、、YW2等。等。第二章第二章 刀具材料及其合理選用刀具材料及其合理選用編輯ppt 3其他硬質(zhì)合金其他硬質(zhì)合金（1）碳化鈦基硬質(zhì)合金（）碳化鈦基硬質(zhì)合金（YN類(lèi)）。常用牌號(hào)有類(lèi)）。常用牌號(hào)有YN01、YN05、YN10、YN15等。主要用于碳鋼、合金鋼、工具等。主要用于碳鋼、合金鋼、工具鋼、淬火鋼等材料的連續(xù)切削和精加工，對(duì)尺寸較大和表鋼、淬火鋼等材料的連續(xù)切削和精加工，對(duì)尺寸較大和表面粗糙度值要求較小的工件精加工，可獲得更好的效果。面粗糙度值要求較小的工件精加工，可獲得更好的效果。（2）超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金。常用牌號(hào)有）超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金。常用牌號(hào)有YS2、YM051、YG610和和YG643等。用

16、于制造尺寸較小的整體復(fù)雜刀具；等。用于制造尺寸較小的整體復(fù)雜刀具；可用于加工鐵基、鎳基和鈷基高溫合金、鈦基合金和耐熱可用于加工鐵基、鎳基和鈷基高溫合金、鈦基合金和耐熱不銹鋼，以及各種噴涂焊、堆焊材料等難加工的材料。不銹鋼，以及各種噴涂焊、堆焊材料等難加工的材料。（3）涂層硬質(zhì)合金。）涂層硬質(zhì)合金。 TiC涂層刀片。刀具容易產(chǎn)生劇烈磨損時(shí)宜涂涂層刀片。刀具容易產(chǎn)生劇烈磨損時(shí)宜涂TiC。 TiN涂層刀片。刀具與工件材料容易產(chǎn)生粘結(jié)時(shí)涂涂層刀片。刀具與工件材料容易產(chǎn)生粘結(jié)時(shí)涂TiN。第二章第二章 刀具材料及其合理選用刀具材料及其合理選用編輯ppt Al2O3涂層刀片。刀具在高溫下切削時(shí)宜涂涂層刀片。

17、刀具在高溫下切削時(shí)宜涂Al2O3。 除上述的單涂層外，還可以采用除上述的單涂層外，還可以采用TiC-TiN、TiC-Al2O3、TiC-Al2O3-TiN等雙涂層或多涂層，其性能優(yōu)于單涂層。等雙涂層或多涂層，其性能優(yōu)于單涂層。涂層刀片廣泛用于各種鋼料、鑄鐵的精加工和半精加工，涂層刀片廣泛用于各種鋼料、鑄鐵的精加工和半精加工，負(fù)荷較輕的粗加工。涂層刀具的缺點(diǎn)是刀刃的鋒利程度和負(fù)荷較輕的粗加工。涂層刀具的缺點(diǎn)是刀刃的鋒利程度和抗剝落能力不及未涂層的刀具，所以不宜小進(jìn)給量加工高抗剝落能力不及未涂層的刀具，所以不宜小進(jìn)給量加工高硬度材料和重載切削。硬度材料和重載切削。23其他刀具材料其他刀具材料 2.

18、3.1 陶瓷刀具材料陶瓷刀具材料1陶瓷刀具材料的成分及特點(diǎn)陶瓷刀具材料的成分及特點(diǎn)第二章第二章 刀具材料及其合理選用刀具材料及其合理選用編輯ppt 常用陶瓷刀具材料是以氧化鋁或氮化硅為基體成分，經(jīng)常用陶瓷刀具材料是以氧化鋁或氮化硅為基體成分，經(jīng)壓制成形后燒結(jié)而成的一種刀具材料。主要特點(diǎn)是：有很壓制成形后燒結(jié)而成的一種刀具材料。主要特點(diǎn)是：有很高的硬度和耐磨性；有很高的耐熱性；有良好的化學(xué)穩(wěn)定高的硬度和耐磨性；有很高的耐熱性；有良好的化學(xué)穩(wěn)定性；加工表面質(zhì)量高。其最大缺點(diǎn)是抗彎強(qiáng)度和韌性差，性；加工表面質(zhì)量高。其最大缺點(diǎn)是抗彎強(qiáng)度和韌性差，不能承受沖擊負(fù)荷。不能承受沖擊負(fù)荷。2陶瓷刀具材料的主要

19、類(lèi)型陶瓷刀具材料的主要類(lèi)型（1）Al2O3基陶瓷。基陶瓷。Al2O3基陶瓷是在基陶瓷是在Al2O3中加入一定中加入一定數(shù)量的碳化鈦和一定數(shù)量的金屬經(jīng)熱壓燒結(jié)而成，可提高數(shù)量的碳化鈦和一定數(shù)量的金屬經(jīng)熱壓燒結(jié)而成，可提高抗彎強(qiáng)度及斷裂韌性，抗機(jī)械沖擊和耐熱沖擊能力也得以抗彎強(qiáng)度及斷裂韌性，抗機(jī)械沖擊和耐熱沖擊能力也得以提高，適用于各種鑄鐵及鋼料的精加工、粗加工。常用的提高，適用于各種鑄鐵及鋼料的精加工、粗加工。常用的牌號(hào)有牌號(hào)有M16、SG3、AG2、TN05等。等。第二章第二章 刀具材料及其合理選用刀具材料及其合理選用編輯ppt（2）Si3N4基陶瓷?；沾?。Si3N4基陶瓷比基陶瓷比Al2O3基陶瓷刀具具基陶瓷刀具具有更高的強(qiáng)度、韌性和疲勞強(qiáng)度，有更高的切削穩(wěn)定性。有更高的強(qiáng)度、韌性和疲勞強(qiáng)度，有更高的切削穩(wěn)定性。其熱穩(wěn)定性更高，允許更高的切削速度。熱導(dǎo)率為其熱穩(wěn)定性更高，允許更高的切削速度。熱導(dǎo)率為Al2O3的的23倍，因此耐熱沖擊能力更強(qiáng)。適用于端銑和切有氧倍，因此耐熱沖擊能力更強(qiáng)。適用于端銑和切有氧化皮的毛坯工件等。還可對(duì)鑄鐵、淬硬鋼等高硬度材料進(jìn)化皮的毛坯工件等。還可對(duì)鑄鐵、淬硬鋼等高硬度材料進(jìn)行精加工和半精加工。常用牌號(hào)有行精加工和半精加工。常用牌號(hào)有SM、FD05等。等。2.3.2 超硬刀具材料超硬刀具